JP2001273613A - 磁気ヘッド、及びこれを用いた磁気記録再生装置 - Google Patents
磁気ヘッド、及びこれを用いた磁気記録再生装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本願発明は、トンネル磁気抵抗効果膜を用い
た磁気抵抗効果センサにおいて、バルクハウゼンノイズ
を抑制し、安定性のある磁気抵抗効果センサ及びこれを
用いた再生ヘッド、並びに磁気記録再生装置を提供する
ものである。 【解決手段】 本願発明は、トンネル磁気抵抗効果膜
と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流すための
一対の電極と、記録媒体面からの磁束を前記磁気抵抗効
果膜に導くための磁束ガイドを備えた磁気抵抗効果セン
サにおいて、前記トンネル型磁気抵抗効果膜の自由層及
び前記磁束ガイド双方の磁区を併せ制御されてなること
を特徴とする磁気抵抗効果センサである。
た磁気抵抗効果センサにおいて、バルクハウゼンノイズ
を抑制し、安定性のある磁気抵抗効果センサ及びこれを
用いた再生ヘッド、並びに磁気記録再生装置を提供する
ものである。 【解決手段】 本願発明は、トンネル磁気抵抗効果膜
と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流すための
一対の電極と、記録媒体面からの磁束を前記磁気抵抗効
果膜に導くための磁束ガイドを備えた磁気抵抗効果セン
サにおいて、前記トンネル型磁気抵抗効果膜の自由層及
び前記磁束ガイド双方の磁区を併せ制御されてなること
を特徴とする磁気抵抗効果センサである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は磁気ヘッド及び磁
気記録再生装置に関するものである。わけても、本願発
明はトンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッド及びこれを用い
た磁気記録再生装置に関するものである。本願発明の磁
気記録再生装置は電子計算機及び情報処理装置に用いて
有用である。
気記録再生装置に関するものである。わけても、本願発
明はトンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッド及びこれを用い
た磁気記録再生装置に関するものである。本願発明の磁
気記録再生装置は電子計算機及び情報処理装置に用いて
有用である。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録の高密度化に伴い、高感度な再
生用磁気ヘッドが求められている。こうした用途に、現
在その再生ヘッドとして異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果
を利用した磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＭＲヘッド）が
用いられている。このMRヘッドの感磁部の材料にはＮｉ
Ｆｅが用いられている。この材料の磁気抵抗変化率は約
２％で、実現可能な記録密度は数Ｇｂ／ｉｎ2である。
さらに、最近では巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利用し
たスピンバルブ型磁気ヘッド（ＧＭＲヘッド）も製品に
用いられ始めた。このＧＭＲヘッドは、２つの強磁性層
で非磁性金属層を挟んだ構造を有している。この構造で
は一方の強磁性層の磁化を固定させて２つの強磁性層の
磁化方向のなす角度によって高い磁気抵抗変化率が得ら
れる。ＧＭＲヘッドの抵抗変化率は約４〜５％で、数十
Ｇｂ／ｉｎ2クラスの記録も可能となった。しかし、今
後更に記録密度を向上させるには、より大きな磁気抵抗
変化率を有する磁気ヘッドが必要となる。
生用磁気ヘッドが求められている。こうした用途に、現
在その再生ヘッドとして異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果
を利用した磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＭＲヘッド）が
用いられている。このMRヘッドの感磁部の材料にはＮｉ
Ｆｅが用いられている。この材料の磁気抵抗変化率は約
２％で、実現可能な記録密度は数Ｇｂ／ｉｎ2である。
さらに、最近では巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利用し
たスピンバルブ型磁気ヘッド（ＧＭＲヘッド）も製品に
用いられ始めた。このＧＭＲヘッドは、２つの強磁性層
で非磁性金属層を挟んだ構造を有している。この構造で
は一方の強磁性層の磁化を固定させて２つの強磁性層の
磁化方向のなす角度によって高い磁気抵抗変化率が得ら
れる。ＧＭＲヘッドの抵抗変化率は約４〜５％で、数十
Ｇｂ／ｉｎ2クラスの記録も可能となった。しかし、今
後更に記録密度を向上させるには、より大きな磁気抵抗
変化率を有する磁気ヘッドが必要となる。
【０００３】このような高い磁気抵抗変化率を有する磁
気抵抗効果センサとして、２つの強磁性層の間にトンネ
ル障壁層が挟まれたトンネル磁気抵抗効果膜を用いた磁
気抵抗効果膜（ＴＭＲ）が注目されている。このトンネ
ル磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果膜は高密度記録
を実現する上で好適と目されている。このＴＭＲではＦ
ｅ膜の間にＡｌ酸化膜が挟まれた構造で、室温で約１８
％の大きな抵抗変化率が得られたと報告されている。こ
の報告としては、例えば、ジャーナル オヴマグネティ
ズム アンド マグネティック マテリアルズ（第１３
９巻、２３１頁、１９９５年）を挙げることが出来る。
また、特開平４−１０３０１４号公報には、一方の強磁
性層に反強磁性層を接して強磁性層の磁化方向を固定さ
せた、スピンバルブタイプのＴＭＲを開示している。
気抵抗効果センサとして、２つの強磁性層の間にトンネ
ル障壁層が挟まれたトンネル磁気抵抗効果膜を用いた磁
気抵抗効果膜（ＴＭＲ）が注目されている。このトンネ
ル磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果膜は高密度記録
を実現する上で好適と目されている。このＴＭＲではＦ
ｅ膜の間にＡｌ酸化膜が挟まれた構造で、室温で約１８
％の大きな抵抗変化率が得られたと報告されている。こ
の報告としては、例えば、ジャーナル オヴマグネティ
ズム アンド マグネティック マテリアルズ（第１３
９巻、２３１頁、１９９５年）を挙げることが出来る。
また、特開平４−１０３０１４号公報には、一方の強磁
性層に反強磁性層を接して強磁性層の磁化方向を固定さ
せた、スピンバルブタイプのＴＭＲを開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本願発明の目的は、ト
ンネル磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果センサにお
いて、バルクハウゼンノイズを抑制し、安定性のある磁
気抵抗効果センサを提供することにある。以下、その背
景を説明する。
ンネル磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果センサにお
いて、バルクハウゼンノイズを抑制し、安定性のある磁
気抵抗効果センサを提供することにある。以下、その背
景を説明する。
【０００５】ＴＭＲの場合、従来知られている磁気抵抗
効果素子が磁性膜の膜面内方向に電流を流すのに対し
て、膜厚方向に電流を流す構成を有している。この構成
の実現には、従来とは異なる磁気ヘッド構造が必要にな
ると考えられる。その反面ＴＭＲは、磁気的には、従来
開発されているスピンバルブ構造と類似した２つの強磁
性層を有しており、これらの強磁性層の磁気的制御は当
然必要とされる。さらに、膜厚方向に電流が流れるため
に、素子の大きさで素子抵抗が決定されてしまう。
効果素子が磁性膜の膜面内方向に電流を流すのに対し
て、膜厚方向に電流を流す構成を有している。この構成
の実現には、従来とは異なる磁気ヘッド構造が必要にな
ると考えられる。その反面ＴＭＲは、磁気的には、従来
開発されているスピンバルブ構造と類似した２つの強磁
性層を有しており、これらの強磁性層の磁気的制御は当
然必要とされる。さらに、膜厚方向に電流が流れるため
に、素子の大きさで素子抵抗が決定されてしまう。
【０００６】例えば、従来の磁気抵抗効果素子と同様の
ハードバイアス構造では、磁区制御のための硬磁性膜を
素子の周囲に配置する。この為、ＴＭＲでこの構造を用
いた場合には、硬磁性膜に電流がリークしてしまい、Ｔ
ＭＲの感磁部に正確に電流を印加することが難しくな
る。また、ＴＭＲの感磁部には極薄のトンネル障壁層が
露出する事になる。従って、対向面の加工において２つ
の強磁性層との短絡を防ぐために、極めて困難な加工技
術が要求される。さらに、トラック幅が０．５μｍ程度
になってくると、素子の抵抗は数１００〜数ｋΩと桁違
いに大きくなってしまう。
ハードバイアス構造では、磁区制御のための硬磁性膜を
素子の周囲に配置する。この為、ＴＭＲでこの構造を用
いた場合には、硬磁性膜に電流がリークしてしまい、Ｔ
ＭＲの感磁部に正確に電流を印加することが難しくな
る。また、ＴＭＲの感磁部には極薄のトンネル障壁層が
露出する事になる。従って、対向面の加工において２つ
の強磁性層との短絡を防ぐために、極めて困難な加工技
術が要求される。さらに、トラック幅が０．５μｍ程度
になってくると、素子の抵抗は数１００〜数ｋΩと桁違
いに大きくなってしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述した従来の諸問題を
解決するためには、従来の対向面に露出した構造ではな
く、対向面から引っ込めた構造とする事が有効である。
しかしながらその場合、ＴＭＲの感磁部の強磁性層に加
えて、ＴＭＲに媒体対向面から磁束を導くための磁束ガ
イドの磁気的制御も当然必要となってくる。本願発明は
この問題を併せて解決するものである。
解決するためには、従来の対向面に露出した構造ではな
く、対向面から引っ込めた構造とする事が有効である。
しかしながらその場合、ＴＭＲの感磁部の強磁性層に加
えて、ＴＭＲに媒体対向面から磁束を導くための磁束ガ
イドの磁気的制御も当然必要となってくる。本願発明は
この問題を併せて解決するものである。
【０００８】本願発明の第１の形態で、基本となる形態
は、磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向
に電流を流すための一対の電極と、記録媒体面からの磁
束を前記磁気抵抗効果膜に導くための磁束ガイドを有
し、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層と、ト
ンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記固定層
の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル型磁気
抵抗効果膜であり、且つ前記トンネル型磁気抵抗効果膜
の自由層及び前記磁束ガイド双方の磁区を併せ制御が可
能なる磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする磁
気ヘッドである。
は、磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向
に電流を流すための一対の電極と、記録媒体面からの磁
束を前記磁気抵抗効果膜に導くための磁束ガイドを有
し、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層と、ト
ンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記固定層
の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル型磁気
抵抗効果膜であり、且つ前記トンネル型磁気抵抗効果膜
の自由層及び前記磁束ガイド双方の磁区を併せ制御が可
能なる磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする磁
気ヘッドである。
【０００９】本願発明の代表例は、前記トンネル磁気抵
抗効果膜の自由層及び前記磁束ガイドの磁区を制御する
ために、前記自由層及び前記磁束ガイドにバイアスをか
けるための磁区制御層を同一平面内に備えた形態であ
る。
抗効果膜の自由層及び前記磁束ガイドの磁区を制御する
ために、前記自由層及び前記磁束ガイドにバイアスをか
けるための磁区制御層を同一平面内に備えた形態であ
る。
【００１０】本願発明の別な例は、磁気抵抗効果膜と、
前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流すための一対
の電極と、記録媒体面からの磁束を前記磁気抵抗効果膜
に導くための磁束ガイドを備えた磁気抵抗効果センサに
おいて、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層
と、トンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記
固定層の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル
型磁気抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜が媒体
面に露出しない位置に形成され、媒体面からとその対向
面に伸びている前記磁束ガイドに接し、前記磁束ガイド
にバイアス磁界を印加するための磁区制御層が積層され
ており、前記磁束ガイドを磁区制御することによって前
記自由層も同時に磁区制御が可能な磁気抵抗効果センサ
を有することを特徴とする磁気ヘッドである。
前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流すための一対
の電極と、記録媒体面からの磁束を前記磁気抵抗効果膜
に導くための磁束ガイドを備えた磁気抵抗効果センサに
おいて、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層
と、トンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記
固定層の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル
型磁気抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜が媒体
面に露出しない位置に形成され、媒体面からとその対向
面に伸びている前記磁束ガイドに接し、前記磁束ガイド
にバイアス磁界を印加するための磁区制御層が積層され
ており、前記磁束ガイドを磁区制御することによって前
記自由層も同時に磁区制御が可能な磁気抵抗効果センサ
を有することを特徴とする磁気ヘッドである。
【００１１】
【発明の実施の形態】実施の諸形態を説明するに先だっ
て、本願発明の主な諸形態の概要を列挙する。
て、本願発明の主な諸形態の概要を列挙する。
【００１２】本願発明の第１の形態で、基本となる形態
は前述した。
は前述した。
【００１３】磁気抵抗効果センサの構成には、磁束ガイ
ドの磁区制御を行う方法に大きく分けて２つの方法に大
別される。それらは、いわゆるハード・バイアス構造と
積層構造とである。しかし、本願発明がいずれの構造の
磁気抵抗効果センサの場合にも適用出来ることは言うま
でもない。
ドの磁区制御を行う方法に大きく分けて２つの方法に大
別される。それらは、いわゆるハード・バイアス構造と
積層構造とである。しかし、本願発明がいずれの構造の
磁気抵抗効果センサの場合にも適用出来ることは言うま
でもない。
【００１４】本願発明の前提となるこれらの構造はこれ
まで知られたものであるが、簡潔にそれらの特徴を説明
する。ハード・バイアス構造では、当該磁束ガイドの両
端に磁区制御層を配置する方法、いわゆる磁束ガイド
（ヨーク：ｙｏｋｅ）と磁区制御層とが同じ面内に配置
されている。この場合の磁区制御層は高抵抗を有する材
料で構成される。従って、電流は所定の限られた領域に
のみ流れる、即ち、所定のトンネル型磁気抵抗効果膜の
みの領域に流れることとなる。他方、積層構造では、磁
束ガイドと磁区制御層とが積層されてれいる。この場
合、磁束ガイドに磁区制御層を直接積層する方法、ある
いは磁束ガイドに磁区制御層を中間層を介して積層する
方法などがある。直接積層する場合、磁束ガイドと磁区
制御層とが強磁性的に層間結合して、磁化の方向が平行
に向いている。更に、磁束ガイドに磁区制御層を中間層
を介して積層する場合、その中間層の設け方によって、
２つの状態に分けられる。その第１は、磁束ガイドと磁
区制御層とが強磁性的に層間結合して、磁化の方向が平
行に向いている場合である。この構造は前記の積層型と
類似するものである。あるいは、前記の積層型の一変形
と言うことが出来る。第２は磁束ガイドと磁区制御層と
の端部で静磁結合している場合である。従って、この場
合には、磁束ガイドと磁区制御層との各々の面内磁化の
方向は反平行となっている。このように、前記積層構造
の第１と第２の形態では、磁束ガイドと磁区制御層との
磁化の方向の決定のされ方が異なっている。
まで知られたものであるが、簡潔にそれらの特徴を説明
する。ハード・バイアス構造では、当該磁束ガイドの両
端に磁区制御層を配置する方法、いわゆる磁束ガイド
（ヨーク：ｙｏｋｅ）と磁区制御層とが同じ面内に配置
されている。この場合の磁区制御層は高抵抗を有する材
料で構成される。従って、電流は所定の限られた領域に
のみ流れる、即ち、所定のトンネル型磁気抵抗効果膜の
みの領域に流れることとなる。他方、積層構造では、磁
束ガイドと磁区制御層とが積層されてれいる。この場
合、磁束ガイドに磁区制御層を直接積層する方法、ある
いは磁束ガイドに磁区制御層を中間層を介して積層する
方法などがある。直接積層する場合、磁束ガイドと磁区
制御層とが強磁性的に層間結合して、磁化の方向が平行
に向いている。更に、磁束ガイドに磁区制御層を中間層
を介して積層する場合、その中間層の設け方によって、
２つの状態に分けられる。その第１は、磁束ガイドと磁
区制御層とが強磁性的に層間結合して、磁化の方向が平
行に向いている場合である。この構造は前記の積層型と
類似するものである。あるいは、前記の積層型の一変形
と言うことが出来る。第２は磁束ガイドと磁区制御層と
の端部で静磁結合している場合である。従って、この場
合には、磁束ガイドと磁区制御層との各々の面内磁化の
方向は反平行となっている。このように、前記積層構造
の第１と第２の形態では、磁束ガイドと磁区制御層との
磁化の方向の決定のされ方が異なっている。
【００１５】本願発明の骨子は、これらの諸構造によら
ず、磁束ガイドの磁区を制御することと、磁気抵抗効果
膜の自由層をも併せて磁区制御を行う点にある。以下、
その概念を説明する。
ず、磁束ガイドの磁区を制御することと、磁気抵抗効果
膜の自由層をも併せて磁区制御を行う点にある。以下、
その概念を説明する。
【００１６】図１２は上述の各種形態を説明する概念図
であり、磁束ガイドと磁区制御層の配置の諸例を示す断
面を示している。断面は磁気抵抗素子の幅方向の断面で
ある。図１２は３つの代表的な形態の概念を示してい
る。図１２の（ａ）は磁束ガイドの両端に磁区制御層を
配置する方法である。いわゆる磁束ガイド１００の磁区
制御層１０１とが同じ面内に配置されている。図１２の
（ｂ）は磁束ガイド１００と磁区制御層１０１とが積層
されている例である。この場合、極めて薄い中間層を磁
束ガイド１００と磁区制御層１０１との間に挿入する場
合もある。これらの例では、上述のように磁束ガイドと
磁区制御層とが強磁性的に層間結合して、双方の磁化の
方向１０４、１０５とが平行に向いている。一方、図１
２の（ｃ）は磁束ガイド１００と中間層１０８、磁区制
御層１０１とが積層された例である。磁束ガイドと磁区
制御層との端部１０２、１０３で静磁結合している場合
である。この場合には、磁束ガイドと磁区制御層との各
々の面内磁化の方向１０６、１０７は反平行となってい
る。
であり、磁束ガイドと磁区制御層の配置の諸例を示す断
面を示している。断面は磁気抵抗素子の幅方向の断面で
ある。図１２は３つの代表的な形態の概念を示してい
る。図１２の（ａ）は磁束ガイドの両端に磁区制御層を
配置する方法である。いわゆる磁束ガイド１００の磁区
制御層１０１とが同じ面内に配置されている。図１２の
（ｂ）は磁束ガイド１００と磁区制御層１０１とが積層
されている例である。この場合、極めて薄い中間層を磁
束ガイド１００と磁区制御層１０１との間に挿入する場
合もある。これらの例では、上述のように磁束ガイドと
磁区制御層とが強磁性的に層間結合して、双方の磁化の
方向１０４、１０５とが平行に向いている。一方、図１
２の（ｃ）は磁束ガイド１００と中間層１０８、磁区制
御層１０１とが積層された例である。磁束ガイドと磁区
制御層との端部１０２、１０３で静磁結合している場合
である。この場合には、磁束ガイドと磁区制御層との各
々の面内磁化の方向１０６、１０７は反平行となってい
る。
【００１７】一方、図１３はＴＭＲの磁区制御の骨子を
説明するための断面図である。これらの関係において
も、磁束ガイド１００とＴＭＲ膜１１０とが直接積層さ
れている場合（図１３の（ａ））と、これらの間に中間
層１１１が挿入されている場合（図１３の（ｂ））があ
る。しかし、いずれの場合も磁束ガイド１００とＴＭＲ
膜１１０との磁気的結合が存在する。従って、磁束ガイ
ド１００の磁区を制御することで、ＴＭＲ膜中の自由層
の磁区が制御される。こうして本願発明では、磁束ガイ
ドの磁区をその磁区制御膜によって制御することで、Ｔ
ＭＲ膜中の自由層の磁区が併せて制御される。
説明するための断面図である。これらの関係において
も、磁束ガイド１００とＴＭＲ膜１１０とが直接積層さ
れている場合（図１３の（ａ））と、これらの間に中間
層１１１が挿入されている場合（図１３の（ｂ））があ
る。しかし、いずれの場合も磁束ガイド１００とＴＭＲ
膜１１０との磁気的結合が存在する。従って、磁束ガイ
ド１００の磁区を制御することで、ＴＭＲ膜中の自由層
の磁区が制御される。こうして本願発明では、磁束ガイ
ドの磁区をその磁区制御膜によって制御することで、Ｔ
ＭＲ膜中の自由層の磁区が併せて制御される。
【００１８】以上の一般的説明を踏まえ、本願発明の更
なる主な諸形態を列挙する。 本願発明の第２の形態
は、磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向
に電流を流すための一対の電極と、記録媒体面からの磁
束を前記磁気抵抗効果膜に導くための磁束ガイドを有
し、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層と、ト
ンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記固定層
の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル型磁気
抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜の自由層にバ
イアス磁界を印加するための磁区制御層と、前記磁束ガ
イドにバイアス磁界を印加するための磁区制御層が同一
平面内に形成されている磁気抵抗効果センサを有するこ
とを特徴とする磁気ヘッドである。この第２の形態は、
磁束ガイドの両端に磁区制御層が配置された方法であ
る。
なる主な諸形態を列挙する。 本願発明の第２の形態
は、磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向
に電流を流すための一対の電極と、記録媒体面からの磁
束を前記磁気抵抗効果膜に導くための磁束ガイドを有
し、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層と、ト
ンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記固定層
の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル型磁気
抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜の自由層にバ
イアス磁界を印加するための磁区制御層と、前記磁束ガ
イドにバイアス磁界を印加するための磁区制御層が同一
平面内に形成されている磁気抵抗効果センサを有するこ
とを特徴とする磁気ヘッドである。この第２の形態は、
磁束ガイドの両端に磁区制御層が配置された方法であ
る。
【００１９】第３の形態はより実際的なものである。即
ち、この場合の磁気抵抗効果センサでは、前記磁気抵抗
効果膜が媒体面に露出しない位置に形成され、媒体面か
らとその対向面に伸びている前記磁束ガイドに接し、前
記磁気抵抗効果膜と磁束ガイドのトラック幅方向の両端
部に磁区制御層が形成されている。
ち、この場合の磁気抵抗効果センサでは、前記磁気抵抗
効果膜が媒体面に露出しない位置に形成され、媒体面か
らとその対向面に伸びている前記磁束ガイドに接し、前
記磁気抵抗効果膜と磁束ガイドのトラック幅方向の両端
部に磁区制御層が形成されている。
【００２０】第４の形態は、前記磁束ガイドが、前記磁
気抵抗効果膜の媒体面側とその対向面側とに分離されて
いる例である。
気抵抗効果膜の媒体面側とその対向面側とに分離されて
いる例である。
【００２１】第５の形態は、前記磁束ガイドが、前記磁
気抵抗効果膜の媒体面側から対向面まで連続して形成さ
れている磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする
磁気ヘッドである。
気抵抗効果膜の媒体面側から対向面まで連続して形成さ
れている磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする
磁気ヘッドである。
【００２２】第６の形態は、前記磁束ガイドと前期磁気
抵抗効果膜の自由層との間に中間層が配置されており、
前記磁束ガイドと前記自由層とが中間層を介して磁気的
に結合されている磁気抵抗効果センサを有することを特
徴とする磁気ヘッドである。
抵抗効果膜の自由層との間に中間層が配置されており、
前記磁束ガイドと前記自由層とが中間層を介して磁気的
に結合されている磁気抵抗効果センサを有することを特
徴とする磁気ヘッドである。
【００２３】第７の形態は、前記磁束ガイドが高抵抗軟
磁性層からなる磁気抵抗効果センサを有することを特徴
とする磁気ヘッドである。
磁性層からなる磁気抵抗効果センサを有することを特徴
とする磁気ヘッドである。
【００２４】第８の形態は、前記磁気抵抗抵抗効果膜と
前記磁束ガイドが絶縁層を介して形成されている磁気抵
抗効果センサを有することを特徴とする磁気ヘッドであ
る。
前記磁束ガイドが絶縁層を介して形成されている磁気抵
抗効果センサを有することを特徴とする磁気ヘッドであ
る。
【００２５】第９の形態は、前記磁区制御層が前記磁気
抵抗効果膜及び前記磁束ガイドに渡って形成されている
磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする磁気ヘッ
ドである。
抵抗効果膜及び前記磁束ガイドに渡って形成されている
磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする磁気ヘッ
ドである。
【００２６】第１０形態は、前記磁区制御層が絶縁層を
介して前記磁気抵抗効果膜及び前記磁束ガイドに渡って
形成されている磁気抵抗効果センサを有することを特徴
とする磁気ヘッドである。
介して前記磁気抵抗効果膜及び前記磁束ガイドに渡って
形成されている磁気抵抗効果センサを有することを特徴
とする磁気ヘッドである。
【００２７】第１１の形態は、前記磁区制御層が酸化物
化合物を有してなる磁気抵抗効果センサを有することを
特徴とする磁気ヘッドである。
化合物を有してなる磁気抵抗効果センサを有することを
特徴とする磁気ヘッドである。
【００２８】第１２の形態は、既に触れた積層構造の形
態の例である。この例の骨子は、前記磁気抵抗効果膜が
媒体面に露出しない位置に形成され、媒体面からとその
対向面に伸びている前記磁束ガイドに接し、前記磁束ガ
イドにバイアス磁界を印加するための磁区制御層が積層
されている。この場合、前記磁束ガイドを磁区制御する
ことによって前記自由層も同時に磁区制御されるのであ
る。より具体的に構造を示せば、磁気抵抗効果膜と、前
記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流すための一対の
電極と、記録媒体面からの磁束を前記磁気抵抗効果膜に
導くための磁束ガイドを備えた磁気抵抗効果センサにお
いて、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層と、
トンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記固定
層の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル型磁
気抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜が媒体面に
露出しない位置に形成され、媒体面からとその対向面に
伸びている前記磁束ガイドに接し、前記磁束ガイドにバ
イアス磁界を印加するための磁区制御層が積層されてお
り、前記磁束ガイドを磁区制御することによって前記自
由層も同時に磁区制御が可能な磁気抵抗効果センサを有
することを特徴とする磁気ヘッドである。
態の例である。この例の骨子は、前記磁気抵抗効果膜が
媒体面に露出しない位置に形成され、媒体面からとその
対向面に伸びている前記磁束ガイドに接し、前記磁束ガ
イドにバイアス磁界を印加するための磁区制御層が積層
されている。この場合、前記磁束ガイドを磁区制御する
ことによって前記自由層も同時に磁区制御されるのであ
る。より具体的に構造を示せば、磁気抵抗効果膜と、前
記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流すための一対の
電極と、記録媒体面からの磁束を前記磁気抵抗効果膜に
導くための磁束ガイドを備えた磁気抵抗効果センサにお
いて、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層と、
トンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記固定
層の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル型磁
気抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜が媒体面に
露出しない位置に形成され、媒体面からとその対向面に
伸びている前記磁束ガイドに接し、前記磁束ガイドにバ
イアス磁界を印加するための磁区制御層が積層されてお
り、前記磁束ガイドを磁区制御することによって前記自
由層も同時に磁区制御が可能な磁気抵抗効果センサを有
することを特徴とする磁気ヘッドである。
【００２９】第１３の形態は、前記第第１２の形態の磁
気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドと磁気抵抗
効果膜とが中間層を介して磁気的に結合している磁気抵
抗効果センサを有することを特徴とする磁気ヘッドであ
る。
気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドと磁気抵抗
効果膜とが中間層を介して磁気的に結合している磁気抵
抗効果センサを有することを特徴とする磁気ヘッドであ
る。
【００３０】第１４の形態は、前記第１２及び第１３の
磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドと磁区制
御層とが中間層を介して積層されている磁気抵抗効果セ
ンサを有することを特徴とする磁気ヘッドである。
磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドと磁区制
御層とが中間層を介して積層されている磁気抵抗効果セ
ンサを有することを特徴とする磁気ヘッドである。
【００３１】上記の構造においては、前記磁束ガイドと
磁区制御層とが磁気的に結合されている。従って、磁区
制御層が磁束ガイドの磁区を制御することによって、併
せて磁気抵抗効果膜の自由層の磁区を制御するものであ
る。
磁区制御層とが磁気的に結合されている。従って、磁区
制御層が磁束ガイドの磁区を制御することによって、併
せて磁気抵抗効果膜の自由層の磁区を制御するものであ
る。
【００３２】第１５の形態は、前記第１２から第１４の
磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドが、前記
磁気抵抗効果膜の媒体面側とその対向面側とに分離され
ている磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする磁
気ヘッドである。本例はより実際的な形態である。
磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドが、前記
磁気抵抗効果膜の媒体面側とその対向面側とに分離され
ている磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする磁
気ヘッドである。本例はより実際的な形態である。
【００３３】第１６の形態は、前記第１２から第１４に
記載の磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイド
が、前記磁気抵抗効果膜の媒体面側から対向面まで連続
して形成されている磁気抵抗効果センサを有することを
特徴とする磁気ヘッドである。
記載の磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイド
が、前記磁気抵抗効果膜の媒体面側から対向面まで連続
して形成されている磁気抵抗効果センサを有することを
特徴とする磁気ヘッドである。
【００３４】第１７の形態は、前記第１２から第１６の
磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドが高抵抗
軟磁性層を有してなる磁気抵抗効果センサを有すること
を特徴とする磁気ヘッドである。
磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドが高抵抗
軟磁性層を有してなる磁気抵抗効果センサを有すること
を特徴とする磁気ヘッドである。
【００３５】これまで列挙してきた各種磁気抵抗効果セ
ンサを再生素子として用いて、記録再生ヘッドを構成す
ることが出来る。更に、こうした記録再生ヘッドを搭載
して、磁気記録再生装置を構成することが出来る。これ
らの記録再生ヘッドあるいは磁気記録再生装置は、十分
信号ノイズが小さい。従って、本願発明に係る記録再生
ヘッドあるいは磁気再生記録装置は極めて安定した記録
再生特性を得ることが出来る。
ンサを再生素子として用いて、記録再生ヘッドを構成す
ることが出来る。更に、こうした記録再生ヘッドを搭載
して、磁気記録再生装置を構成することが出来る。これ
らの記録再生ヘッドあるいは磁気記録再生装置は、十分
信号ノイズが小さい。従って、本願発明に係る記録再生
ヘッドあるいは磁気再生記録装置は極めて安定した記録
再生特性を得ることが出来る。
【００３６】磁気抵抗型再生ヘッド自体の基本構成は通
例のもので十分である。即ち、その代表的形態は、磁性
体からなる下部磁気シールド、下部層間絶縁膜、磁気抵
抗効果により磁界を検出する磁気抵抗型素子及び上部層
間絶縁膜及び磁性体からなる上部磁気シールドが、基板
上に形成されている。
例のもので十分である。即ち、その代表的形態は、磁性
体からなる下部磁気シールド、下部層間絶縁膜、磁気抵
抗効果により磁界を検出する磁気抵抗型素子及び上部層
間絶縁膜及び磁性体からなる上部磁気シールドが、基板
上に形成されている。
【００３７】図１０に本願発明の係る磁気記録再生ヘッ
ドの主要部の斜視図を示す。図１０の例に即して述べれ
ば、磁気ディスク５３摺動面に対向して磁気記録再生ヘ
ッドが配される。尚、図中の６４は磁気ディスクの記録
媒体での磁気記録の状態をモデルとして示す。スライダ
６１は基板を構成し、この上部に磁気抵抗効果素子が配
置される。即ち、下部磁気シールド６５に磁気抵抗効果
膜（ＴＭＲ膜）１３が搭載される。そして、絶縁膜６７
を介して、下部磁気コア６６が配される。再生ヘッド１
３は第１のシ−ルド６７と第２のシ−ルド膜６５の間に
挟まれており、周囲からの漏洩磁界を遮断して、目標直
下の情報のみを再生しやすくした構造となっている。
尚、この下部磁気コア６６は上部磁気シールドならびに
電極を兼ねた役割を有している。更に、励磁コイル６３
を挟んで上部磁気コア（記録ヘッド）６２が配される。
第１の磁極６６、絶縁膜、および第２の磁極（記録磁
極）６２が積層された一方の面が摺動面を構成する。前
記の絶縁膜が記録ギャップを構成する。
ドの主要部の斜視図を示す。図１０の例に即して述べれ
ば、磁気ディスク５３摺動面に対向して磁気記録再生ヘ
ッドが配される。尚、図中の６４は磁気ディスクの記録
媒体での磁気記録の状態をモデルとして示す。スライダ
６１は基板を構成し、この上部に磁気抵抗効果素子が配
置される。即ち、下部磁気シールド６５に磁気抵抗効果
膜（ＴＭＲ膜）１３が搭載される。そして、絶縁膜６７
を介して、下部磁気コア６６が配される。再生ヘッド１
３は第１のシ−ルド６７と第２のシ−ルド膜６５の間に
挟まれており、周囲からの漏洩磁界を遮断して、目標直
下の情報のみを再生しやすくした構造となっている。
尚、この下部磁気コア６６は上部磁気シールドならびに
電極を兼ねた役割を有している。更に、励磁コイル６３
を挟んで上部磁気コア（記録ヘッド）６２が配される。
第１の磁極６６、絶縁膜、および第２の磁極（記録磁
極）６２が積層された一方の面が摺動面を構成する。前
記の絶縁膜が記録ギャップを構成する。
【００３８】図７に本願発明の係る磁気記録再生装置の
例の概略説明図を示す。情報が記録された磁気ディスク
５３がスピンドル・モータ５４によって回転させられ
る。この磁気ディスク５３の摺動面に対向してスライダ
５５が配される。このスライダ５５に磁気記録再生部が
内蔵されている。そして、この磁気記録再生部等は信号
処理部５７によって制御されている。信号処理部５７に
は例えばデータ再生及び復号系あるいは機構制御系等の
電気制御系等が納められている。機構制御系やスライダ
等はアクチュエータ５６に接続されている。尚、こうし
た磁気記録再生装置の信号処理、回転制御等の電気系は
基本的に従来の技術を用いて十分である。ここではその
詳細な説明は省略する。
例の概略説明図を示す。情報が記録された磁気ディスク
５３がスピンドル・モータ５４によって回転させられ
る。この磁気ディスク５３の摺動面に対向してスライダ
５５が配される。このスライダ５５に磁気記録再生部が
内蔵されている。そして、この磁気記録再生部等は信号
処理部５７によって制御されている。信号処理部５７に
は例えばデータ再生及び復号系あるいは機構制御系等の
電気制御系等が納められている。機構制御系やスライダ
等はアクチュエータ５６に接続されている。尚、こうし
た磁気記録再生装置の信号処理、回転制御等の電気系は
基本的に従来の技術を用いて十分である。ここではその
詳細な説明は省略する。
【００３９】実施の形態１ 図１は第１の実施例である磁気抵抗効果センサ２０の主
要部の斜視図である。図１に示すように、基板１０上
に、下部磁気シールド膜１１、下部ギャップ膜１２、ト
ンネル磁気抵抗効果膜（以下、この膜をＴＭＲ膜（Ｔｕ
ｎｎｅｌｉｎｇＭａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｌ
ａｙｅｒ）と称す）１３、磁束ガイド１４、磁区制御膜
１５、上部ギャップ膜１６、及び上部磁気シールド膜兼
下部磁気コア１７が順次形成される。通例、図に示され
るように、上部磁気シールド膜１７及び下部磁気シール
ド膜１１は、それぞれ引き出し電極端子部１８を有して
おり、ＴＭＲ膜１３の膜厚方向に電流を流すための電極
を兼ねている。この磁気抵抗効果センサの断面の詳細は
図２Ａおよび図２Ｂに示される。
要部の斜視図である。図１に示すように、基板１０上
に、下部磁気シールド膜１１、下部ギャップ膜１２、ト
ンネル磁気抵抗効果膜（以下、この膜をＴＭＲ膜（Ｔｕ
ｎｎｅｌｉｎｇＭａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｌ
ａｙｅｒ）と称す）１３、磁束ガイド１４、磁区制御膜
１５、上部ギャップ膜１６、及び上部磁気シールド膜兼
下部磁気コア１７が順次形成される。通例、図に示され
るように、上部磁気シールド膜１７及び下部磁気シール
ド膜１１は、それぞれ引き出し電極端子部１８を有して
おり、ＴＭＲ膜１３の膜厚方向に電流を流すための電極
を兼ねている。この磁気抵抗効果センサの断面の詳細は
図２Ａおよび図２Ｂに示される。
【００４０】磁気抵抗効果センサの方位を、トラック幅
方向１０１、素子高さ方向１０２、磁気ヘッド駆動方向
１０３と定義すると、図中の線Ａ及び線Ｂでの断面はそ
れぞれ、素子高さ方向１０２及びトラック幅方向１０１
に平行な断面を示している。図２Ａは上記磁気抵抗効果
センサ２０の素子高さ方向１０２に平行な断面図を、図
２Ｂはトラック幅方向１０１に平行な断面図を示す。図
１１は磁気抵抗効果センサ２０の平面図である。 基板
１０上に下部磁気シールド膜１１、下部ギャップ膜１２
が所望の形状に形成されている。下部ギャップ膜１２上
の一部には、浮上面から離れた位置にＴＭＲ膜１３が配
置されている。そして、このＴＭＲ膜１３の端部に乗り
上げて１組の磁束ガイド１４が、浮上面側から素子高さ
方向（１０２）に伸びて配置されている。磁束ガイド１
４は媒体からの磁束をＴＭＲ膜１３に誘導する軟磁性膜
である。このＴＭＲ膜１３は、具体的には例えば、下側
から順に下地膜２１、反強磁性膜２２、第１の強磁性膜
（固定層と称する）２３、トンネル障壁層２４、第２の
強磁性膜（自由層と称する）２５を有して構成されてい
る。自由層２５と固定層２３の面内磁化は、外部磁界が
印加されていない状態でお互いに対して９０度傾いた方
向に向けられている。固定層２３は反強磁性膜２２によ
って、好ましい方向に磁化が固定されている。この面内
磁化が固定されているという意味で、前記第１の強磁性
膜２３は固定層と称される。一方、媒体から磁束ガイド
１４を通る磁界により、自由層２５の磁化は自由に回転
する。そして、この磁化の回転により抵抗変化が生じ
て、当該素子の出力が発生する。この面内磁化が自由に
回転するという意味で、前記第２の強磁性膜２５は自由
層と称される。
方向１０１、素子高さ方向１０２、磁気ヘッド駆動方向
１０３と定義すると、図中の線Ａ及び線Ｂでの断面はそ
れぞれ、素子高さ方向１０２及びトラック幅方向１０１
に平行な断面を示している。図２Ａは上記磁気抵抗効果
センサ２０の素子高さ方向１０２に平行な断面図を、図
２Ｂはトラック幅方向１０１に平行な断面図を示す。図
１１は磁気抵抗効果センサ２０の平面図である。 基板
１０上に下部磁気シールド膜１１、下部ギャップ膜１２
が所望の形状に形成されている。下部ギャップ膜１２上
の一部には、浮上面から離れた位置にＴＭＲ膜１３が配
置されている。そして、このＴＭＲ膜１３の端部に乗り
上げて１組の磁束ガイド１４が、浮上面側から素子高さ
方向（１０２）に伸びて配置されている。磁束ガイド１
４は媒体からの磁束をＴＭＲ膜１３に誘導する軟磁性膜
である。このＴＭＲ膜１３は、具体的には例えば、下側
から順に下地膜２１、反強磁性膜２２、第１の強磁性膜
（固定層と称する）２３、トンネル障壁層２４、第２の
強磁性膜（自由層と称する）２５を有して構成されてい
る。自由層２５と固定層２３の面内磁化は、外部磁界が
印加されていない状態でお互いに対して９０度傾いた方
向に向けられている。固定層２３は反強磁性膜２２によ
って、好ましい方向に磁化が固定されている。この面内
磁化が固定されているという意味で、前記第１の強磁性
膜２３は固定層と称される。一方、媒体から磁束ガイド
１４を通る磁界により、自由層２５の磁化は自由に回転
する。そして、この磁化の回転により抵抗変化が生じ
て、当該素子の出力が発生する。この面内磁化が自由に
回転するという意味で、前記第２の強磁性膜２５は自由
層と称される。
【００４１】図１１に見られるように、ＴＭＲ膜１３の
摺動方向に沿った両側部には磁区制御膜１５が、ＴＭＲ
膜１３の摺動面２００に交差する方向の両側部には磁束
ガイド１４が配置されている。
摺動方向に沿った両側部には磁区制御膜１５が、ＴＭＲ
膜１３の摺動面２００に交差する方向の両側部には磁束
ガイド１４が配置されている。
【００４２】本実施の形態では、ＴＭＲ膜１３に流れる
電流が磁束ガイド１４及び磁区制御膜１５にリークしな
いために、いぞれもＴＭＲ膜１３よりも高抵抗でなけれ
ばならない。
電流が磁束ガイド１４及び磁区制御膜１５にリークしな
いために、いぞれもＴＭＲ膜１３よりも高抵抗でなけれ
ばならない。
【００４３】図２Ｂに示されるように、ＴＭＲ膜１３と
磁束ガイド１４とのトラック幅方向１０１の両脇には、
両端部に乗り上げるようにそれぞれ磁区制御膜１５が配
置されている。磁区制御膜１５は、磁束ガイド１４及び
自由層２５の磁区の発生を抑制するために、バイアス磁
界を加える強磁性膜である。
磁束ガイド１４とのトラック幅方向１０１の両脇には、
両端部に乗り上げるようにそれぞれ磁区制御膜１５が配
置されている。磁区制御膜１５は、磁束ガイド１４及び
自由層２５の磁区の発生を抑制するために、バイアス磁
界を加える強磁性膜である。
【００４４】ＴＭＲ膜１３、及びこれに一部重畳されて
形成されている磁束ガイド１４、及び磁区制御膜１５の
上には、上部ギャップ膜１６、及び上部磁気シールド膜
１７が形成されている。前記上部ギャップ膜１６は、貫
通孔１９の部分でのみＴＭＲ膜１３と接している。この
貫通孔１９の両側は前記磁束ガイド１４、及び前記磁区
制御膜１５で構成されている。前記下部磁気シールド膜
１１及び上部磁気シールド膜１７は、それぞれ引き出し
電極端子部１８を有している。この電気端子の接続によ
り、電流の印加および再生出力の検出を行う。電極端子
部１８に電流を流すと、電流は貫通孔１９をとおってＴ
ＭＲ膜１３にのみ流れる。
形成されている磁束ガイド１４、及び磁区制御膜１５の
上には、上部ギャップ膜１６、及び上部磁気シールド膜
１７が形成されている。前記上部ギャップ膜１６は、貫
通孔１９の部分でのみＴＭＲ膜１３と接している。この
貫通孔１９の両側は前記磁束ガイド１４、及び前記磁区
制御膜１５で構成されている。前記下部磁気シールド膜
１１及び上部磁気シールド膜１７は、それぞれ引き出し
電極端子部１８を有している。この電気端子の接続によ
り、電流の印加および再生出力の検出を行う。電極端子
部１８に電流を流すと、電流は貫通孔１９をとおってＴ
ＭＲ膜１３にのみ流れる。
【００４５】次に各種の材料の例を具体的に説明する。
【００４６】下部磁気シールド膜１１自体は通例の材料
を用いて十分であるが、これに適した材料をかかげれ
ば、CoNbZr等のCo系非晶質合金、NiFe合金、FeAlSi合金
あるいはCoNiFe合金などをあげることが出来る。下部磁
気シールド膜１１の膜厚は概ね１〜５μmである。上部
磁気シールド膜１７自体は通例の材料を用いて十分であ
るが、これに適した材料をかかげれば、NiFe合金やCoNi
Fe合金の他、強磁性膜と酸化物との多層膜や、BやPなど
の半金属を含む強磁性合金膜などをあげることが出来
る。この上部磁気シールド膜１７は記録磁気ヘッドの下
部コアを兼用することが出来る。
を用いて十分であるが、これに適した材料をかかげれ
ば、CoNbZr等のCo系非晶質合金、NiFe合金、FeAlSi合金
あるいはCoNiFe合金などをあげることが出来る。下部磁
気シールド膜１１の膜厚は概ね１〜５μmである。上部
磁気シールド膜１７自体は通例の材料を用いて十分であ
るが、これに適した材料をかかげれば、NiFe合金やCoNi
Fe合金の他、強磁性膜と酸化物との多層膜や、BやPなど
の半金属を含む強磁性合金膜などをあげることが出来
る。この上部磁気シールド膜１７は記録磁気ヘッドの下
部コアを兼用することが出来る。
【００４７】下部ギャップ膜１２は、ＴＭＲ膜１３の下
地膜となるので、ＴＭＲ膜１３の特性が安定かつ高抵抗
変化量となるよう、その表面は平滑かつ清浄面であるこ
とが望ましい。下部ギャップ膜１２に適した材料をかか
げれば、例えば、Ta、Nb、Ru、Mo、Pt、Ir、あるいはこ
れらの元素を含む合金、またはW、Cu、Alとの合金、さ
らに異なる元素からなる多層構造、などをあげることが
出来る。前記異なる元素からなる多層構造の一例は、例
えばTa／Pt／Ta、Ta／Cu／Taである。前記各種元素の積
層を用いることが出来ることは言うまでもない。
地膜となるので、ＴＭＲ膜１３の特性が安定かつ高抵抗
変化量となるよう、その表面は平滑かつ清浄面であるこ
とが望ましい。下部ギャップ膜１２に適した材料をかか
げれば、例えば、Ta、Nb、Ru、Mo、Pt、Ir、あるいはこ
れらの元素を含む合金、またはW、Cu、Alとの合金、さ
らに異なる元素からなる多層構造、などをあげることが
出来る。前記異なる元素からなる多層構造の一例は、例
えばTa／Pt／Ta、Ta／Cu／Taである。前記各種元素の積
層を用いることが出来ることは言うまでもない。
【００４８】また下部ギャップ膜１２として、前記列挙
した元素、例えば、Ta、Nb、Ru、Mo、Pt、Ir、あるいは
これらの元素を含む合金、またはW、Cu、Alとの合金、
さらに異なる元素からなる多層構造と、強磁性材料との
積層構造を用いることも出来る。この例は例えばTa／Ni
Feである。この下部ギャップ膜１２の膜厚は概ね３ｎｍ
〜３０ｎｍである。通例、下部磁気シールド膜１１と上
部磁気シールド膜１７の間隔によって、この下部ギャッ
プ膜１２の膜厚は所望に設定される。上部ギャップ膜１
６は、上記下部ギャップ膜１２と同種の材料か、或いは
Au、Alなどで形成される。 下地膜２１は反強磁性膜２
２の結合磁界を大きくするためのものである。下地膜２
１に適した材料の例をかかげれば、Ta、NiFeあるいはこ
れらの積層膜Ｔａ／ＮｉＦｅなどをあげることが出来
る。
した元素、例えば、Ta、Nb、Ru、Mo、Pt、Ir、あるいは
これらの元素を含む合金、またはW、Cu、Alとの合金、
さらに異なる元素からなる多層構造と、強磁性材料との
積層構造を用いることも出来る。この例は例えばTa／Ni
Feである。この下部ギャップ膜１２の膜厚は概ね３ｎｍ
〜３０ｎｍである。通例、下部磁気シールド膜１１と上
部磁気シールド膜１７の間隔によって、この下部ギャッ
プ膜１２の膜厚は所望に設定される。上部ギャップ膜１
６は、上記下部ギャップ膜１２と同種の材料か、或いは
Au、Alなどで形成される。 下地膜２１は反強磁性膜２
２の結合磁界を大きくするためのものである。下地膜２
１に適した材料の例をかかげれば、Ta、NiFeあるいはこ
れらの積層膜Ｔａ／ＮｉＦｅなどをあげることが出来
る。
【００４９】反強磁性膜２２に適した材料の例をかかげ
れば、MnIr、MnPt、FeMn、CrMn系合金、MnPtPd、NiMn系
合金などをあげることが出来る。
れば、MnIr、MnPt、FeMn、CrMn系合金、MnPtPd、NiMn系
合金などをあげることが出来る。
【００５０】固定層２３及び自由層２５は、NiFe合金、
Co合金、CoFe合金、CoNiFe合金のいずれかの強磁性から
なる単層構造か、もしくは上記強磁性膜の多層構造、な
どで形成される。前記強磁性膜の多層構造は複数層、例
えば２層あるいは３層などを用いることが出来る。前記
強磁性膜の多層構造の例は例えばCoFe／NiFe、あるいは
CoFe／NiFe／CoFeなどである。又、前記強磁性膜の多層
構造として、強磁性膜と非磁性層との積層構造をも用い
ることが出来る。強磁性膜と非磁性層との積層構造の例
は、例えばCo／Ru／Co、CoFe／Ru／CoFeなどである。こ
れら強磁性膜の諸多層構造は界面での拡散防止、異方性
分散の抑制のために有効である。下地膜２１の膜厚は概
ね３ｎｍ〜１０ｎｍ、反強磁性膜２２は概ね２ｎｍ〜２
５ｎｍ、固定層２３及び自由層２５は概ね１ｎｍ〜１０
ｎｍである。
Co合金、CoFe合金、CoNiFe合金のいずれかの強磁性から
なる単層構造か、もしくは上記強磁性膜の多層構造、な
どで形成される。前記強磁性膜の多層構造は複数層、例
えば２層あるいは３層などを用いることが出来る。前記
強磁性膜の多層構造の例は例えばCoFe／NiFe、あるいは
CoFe／NiFe／CoFeなどである。又、前記強磁性膜の多層
構造として、強磁性膜と非磁性層との積層構造をも用い
ることが出来る。強磁性膜と非磁性層との積層構造の例
は、例えばCo／Ru／Co、CoFe／Ru／CoFeなどである。こ
れら強磁性膜の諸多層構造は界面での拡散防止、異方性
分散の抑制のために有効である。下地膜２１の膜厚は概
ね３ｎｍ〜１０ｎｍ、反強磁性膜２２は概ね２ｎｍ〜２
５ｎｍ、固定層２３及び自由層２５は概ね１ｎｍ〜１０
ｎｍである。
【００５１】トンネル障壁層２４の例は、各種絶縁物
層、例えば、酸化物層、或いは窒化物層、これらの諸材
料の積層膜等を用いることが出来る。トンネル障壁層２
４の例をかかげれば、例えばＡｌ−Ｏ、Ｓｉ−Ｏ、Ｔａ
−Ｏ等の単層膜あるいはこれらの材料の積層膜等で強磁
性膜を挟んだ積層構造をあげることが出来る。この積層
構造の具体例は、例えばＡｌ−Ｏ／Ｃｏ／Ａｌ−Ｏであ
る。これらの諸酸化物の作製方法は、直接形成してもよ
いし、酸素雰囲気中あるいはプラズマにより酸化させて
もよい。例えば、その一例は金属膜、例えばＡｌ膜を形
成し酸化させるのである。トンネル障壁層２４の膜厚は
概ね０.５ｎｍ〜３.０ｎｍと極薄である。磁束ガイド１
４は上部ギャップ膜１６から流れる電流が下部ギャップ
膜１２にリークしないようにする領域である。磁束ガイ
ド１４に適した材料をかかげれば、高抵抗な軟磁性膜、
例えば強磁性材と絶縁材との多層構造をあげることが出
来る。強磁性材と絶縁材との多層構造の例をあげれば、
CoFe／Al2O3／CoFe、あるいはCoFe／SiO2／CoFeなどを
あげることが出来る。磁束ガイド１４の膜厚は概ね５ｎ
ｍ〜１５ｎｍとする。前記高抵抗な軟磁性膜の例を掲げ
れば、ＭｎＺｎＦｅ 2Ｏ3、ＮｉＺｎＦｅ2Ｏ3、ＦｅＳｉ
Ｏ、ＣｏＡｌＯなどである。更にはこれらの積層膜をも
用いることが出来る。
層、例えば、酸化物層、或いは窒化物層、これらの諸材
料の積層膜等を用いることが出来る。トンネル障壁層２
４の例をかかげれば、例えばＡｌ−Ｏ、Ｓｉ−Ｏ、Ｔａ
−Ｏ等の単層膜あるいはこれらの材料の積層膜等で強磁
性膜を挟んだ積層構造をあげることが出来る。この積層
構造の具体例は、例えばＡｌ−Ｏ／Ｃｏ／Ａｌ−Ｏであ
る。これらの諸酸化物の作製方法は、直接形成してもよ
いし、酸素雰囲気中あるいはプラズマにより酸化させて
もよい。例えば、その一例は金属膜、例えばＡｌ膜を形
成し酸化させるのである。トンネル障壁層２４の膜厚は
概ね０.５ｎｍ〜３.０ｎｍと極薄である。磁束ガイド１
４は上部ギャップ膜１６から流れる電流が下部ギャップ
膜１２にリークしないようにする領域である。磁束ガイ
ド１４に適した材料をかかげれば、高抵抗な軟磁性膜、
例えば強磁性材と絶縁材との多層構造をあげることが出
来る。強磁性材と絶縁材との多層構造の例をあげれば、
CoFe／Al2O3／CoFe、あるいはCoFe／SiO2／CoFeなどを
あげることが出来る。磁束ガイド１４の膜厚は概ね５ｎ
ｍ〜１５ｎｍとする。前記高抵抗な軟磁性膜の例を掲げ
れば、ＭｎＺｎＦｅ 2Ｏ3、ＮｉＺｎＦｅ2Ｏ3、ＦｅＳｉ
Ｏ、ＣｏＡｌＯなどである。更にはこれらの積層膜をも
用いることが出来る。
【００５２】磁区制御膜１５も上記磁束ガイド１４と同
様、上部ギャップ１６から流れる電流が下部ギャップ膜
１２にリークしないようににする領域である。磁束ガイ
ド１４に適した材料をかかげれば、高抵抗の材料、例え
ばFe2O3、Fe3O4、NiO、CoOなどをあげることが出来る。
磁束ガイド１４の膜厚は概ね１０ｎｍ〜３０ｎｍであ
る。
様、上部ギャップ１６から流れる電流が下部ギャップ膜
１２にリークしないようににする領域である。磁束ガイ
ド１４に適した材料をかかげれば、高抵抗の材料、例え
ばFe2O3、Fe3O4、NiO、CoOなどをあげることが出来る。
磁束ガイド１４の膜厚は概ね１０ｎｍ〜３０ｎｍであ
る。
【００５３】次に上記磁気抵抗効果センサ２０の作製方
法を説明する。
法を説明する。
【００５４】まず、基板１０上にスパッタリング法ある
いはメッキ法により下部磁気シールド膜１１を形成した
後、下部ギャップ膜１２をスパッタリング法で形成す
る。下部ギャップ膜１２の表面をイオンクリーニングし
た後、スパッタリング法でＴＭＲ膜１３の下地膜２１、
反強磁性膜２２、固定層２３、及びトンネル障壁層１４
を形成するための膜を順に連続で形成する。その後、真
空を破らずに数十Ｔｏｒｒの酸素雰囲気中で数十分自然
酸化させて、トンネル障壁層２４を作製する。さらに、
この上部に、自由層２５を形成する。こうして、本願発
明に係わるＴＭＲ膜１３が形成される。
いはメッキ法により下部磁気シールド膜１１を形成した
後、下部ギャップ膜１２をスパッタリング法で形成す
る。下部ギャップ膜１２の表面をイオンクリーニングし
た後、スパッタリング法でＴＭＲ膜１３の下地膜２１、
反強磁性膜２２、固定層２３、及びトンネル障壁層１４
を形成するための膜を順に連続で形成する。その後、真
空を破らずに数十Ｔｏｒｒの酸素雰囲気中で数十分自然
酸化させて、トンネル障壁層２４を作製する。さらに、
この上部に、自由層２５を形成する。こうして、本願発
明に係わるＴＭＲ膜１３が形成される。
【００５５】その後、前記ＴＭＲ膜の上部にレジスト膜
を所望形状に形成し、次いでイオンミリングによりＴＭ
Ｒ膜１３を所定の形状に加工する。ＴＭＲ膜１３の表面
を軽くイオンクリーニングした後、レジストを剥がさず
に磁束ガイド１４をスパッタリング法あるいはメッキ法
で形成し、レジストを除去する。この工程、即ち、いわ
ゆるリフトオフ法によって、所望形状のＴＭＲ膜１３お
よび磁束ガイド１４用の膜が形成される。さらにＴＭＲ
膜１３及び磁束ガイド１４上にレジストを所定の形状に
形成し、磁区制御膜１５をスパッタリング法で加工し、
レジストをリフトオフする。上部ギャップ膜１６をスパ
ッタリング法あるいは蒸着法により形成する。最後に上
部磁気シールド膜１７をスパッタリング法或いはメッキ
法により形成して、図２に示すような磁気抵抗効果セン
サ２０が完成する。
を所望形状に形成し、次いでイオンミリングによりＴＭ
Ｒ膜１３を所定の形状に加工する。ＴＭＲ膜１３の表面
を軽くイオンクリーニングした後、レジストを剥がさず
に磁束ガイド１４をスパッタリング法あるいはメッキ法
で形成し、レジストを除去する。この工程、即ち、いわ
ゆるリフトオフ法によって、所望形状のＴＭＲ膜１３お
よび磁束ガイド１４用の膜が形成される。さらにＴＭＲ
膜１３及び磁束ガイド１４上にレジストを所定の形状に
形成し、磁区制御膜１５をスパッタリング法で加工し、
レジストをリフトオフする。上部ギャップ膜１６をスパ
ッタリング法あるいは蒸着法により形成する。最後に上
部磁気シールド膜１７をスパッタリング法或いはメッキ
法により形成して、図２に示すような磁気抵抗効果セン
サ２０が完成する。
【００５６】また、本実施例では、ＴＭＲ膜１３は下側
から順に下地膜２１、反強磁性膜２２、第１の強磁性膜
（固定層）２３、トンネル障壁層２４、第２の強磁性膜
（自由層）２５と積層されている。しかし、このＴＭＲ
膜は、下側から第２の強磁性層（自由層）２５、トンネ
ル障壁層２４、第１の強磁性層（固定層）２３、反強磁
性層２２と反対に積層することも可能である。ただしこ
の場合、下地層２１は自由層２５の磁気特性を向上する
ための目的で形成される。また、磁束ガイド１４は自由
層２５に隣接させなければならないため、ＴＭＲ膜１３
の下側に形成する。
から順に下地膜２１、反強磁性膜２２、第１の強磁性膜
（固定層）２３、トンネル障壁層２４、第２の強磁性膜
（自由層）２５と積層されている。しかし、このＴＭＲ
膜は、下側から第２の強磁性層（自由層）２５、トンネ
ル障壁層２４、第１の強磁性層（固定層）２３、反強磁
性層２２と反対に積層することも可能である。ただしこ
の場合、下地層２１は自由層２５の磁気特性を向上する
ための目的で形成される。また、磁束ガイド１４は自由
層２５に隣接させなければならないため、ＴＭＲ膜１３
の下側に形成する。
【００５７】上記磁気抵抗効果センサ２０を用いて再生
ヘッドを作製し、再生特性を測定した。その結果、良好
で安定な再生出力が得られ、バルクハウゼンノイズなど
のノイズや、ベースラインシフト等の波形歪みも見られ
なかった。なお再生信号の上下非対称性は±５％程度で
あり，実用上問題にならないレベルであった。
ヘッドを作製し、再生特性を測定した。その結果、良好
で安定な再生出力が得られ、バルクハウゼンノイズなど
のノイズや、ベースラインシフト等の波形歪みも見られ
なかった。なお再生信号の上下非対称性は±５％程度で
あり，実用上問題にならないレベルであった。
【００５８】実施の形態２ 図３Ａ及び図３Ｂは、各々第２の実施例である磁気抵抗
効果センサ３０の断面図である。図３Ａは素子高さ方向
１０２に平行な断面図を、図３Ｂはトラック幅方向１０
１に平行な断面図を示す。これらの断面図は、図１に磁
気抵抗効果センサの断面の切り方を示したものと同様で
ある。図３Ａ及び図３Ｂの構成において、図２Ａ及び図
２Ｂと同じ層及び膜については同じ記号を付している。
効果センサ３０の断面図である。図３Ａは素子高さ方向
１０２に平行な断面図を、図３Ｂはトラック幅方向１０
１に平行な断面図を示す。これらの断面図は、図１に磁
気抵抗効果センサの断面の切り方を示したものと同様で
ある。図３Ａ及び図３Ｂの構成において、図２Ａ及び図
２Ｂと同じ層及び膜については同じ記号を付している。
【００５９】図３Ａ及び図３Ｂの磁気抵抗効果センサ３
０が、図２Ａ及び図２Ｂの磁気抵抗効果センサ２０と異
なるのは、磁束ガイド１４の上下あるいはどちらか一方
に絶縁膜３１が形成されていることである。従って、以
下の説明では、異なる諸点のみ説明し、他の部材の説明
は省略する。その他の構造、材料選択などは実施の形態
１に述べたものと同様に構成して十分である。
０が、図２Ａ及び図２Ｂの磁気抵抗効果センサ２０と異
なるのは、磁束ガイド１４の上下あるいはどちらか一方
に絶縁膜３１が形成されていることである。従って、以
下の説明では、異なる諸点のみ説明し、他の部材の説明
は省略する。その他の構造、材料選択などは実施の形態
１に述べたものと同様に構成して十分である。
【００６０】このような構造では、磁束ガイド１４を通
して上部ギャップ膜１６から下部ギャップ膜１２への電
流のリークが防止することが出来る。この為、本例にお
いては、磁束ガイド１４は、必ずしも高抵抗の材料で形
成される必要はない。したがって、磁束ガイド１４とし
て、NiFe合金、CoNiFe合金、FeSiAl合金などの金属、合
金材料を用いることもできる。絶縁膜３１の材料とし
て、Al2O3、SiO2、あるいはAl2O3とSiO2の混合体などが
好適な材料である。絶縁膜３１の膜厚は耐圧を考えて少
なくとも１０ｎｍ以上必要である。 実施の形態３ 図４Ａ及び図４Ｂは、各々第２の実施例である磁気抵抗
効果センサ３０の断面図である。図４Ａは素子高さ方向
１０２に平行な断面図を、図４Ｂはトラック幅方向１０
１に平行な断面図を示す。これらの断面図は、図１に磁
気抵抗効果センサの断面の切り方を示したものと同様で
ある。図４Ａ及び図４Ｂの構成において、図２Ａ及び図
２Ｂと同じ層及び膜については同じ記号を付している。
して上部ギャップ膜１６から下部ギャップ膜１２への電
流のリークが防止することが出来る。この為、本例にお
いては、磁束ガイド１４は、必ずしも高抵抗の材料で形
成される必要はない。したがって、磁束ガイド１４とし
て、NiFe合金、CoNiFe合金、FeSiAl合金などの金属、合
金材料を用いることもできる。絶縁膜３１の材料とし
て、Al2O3、SiO2、あるいはAl2O3とSiO2の混合体などが
好適な材料である。絶縁膜３１の膜厚は耐圧を考えて少
なくとも１０ｎｍ以上必要である。 実施の形態３ 図４Ａ及び図４Ｂは、各々第２の実施例である磁気抵抗
効果センサ３０の断面図である。図４Ａは素子高さ方向
１０２に平行な断面図を、図４Ｂはトラック幅方向１０
１に平行な断面図を示す。これらの断面図は、図１に磁
気抵抗効果センサの断面の切り方を示したものと同様で
ある。図４Ａ及び図４Ｂの構成において、図２Ａ及び図
２Ｂと同じ層及び膜については同じ記号を付している。
【００６１】図４Ａ及び図４Ｂの磁気抵抗効果センサ３
２が図２の磁気抵抗効果センサ２０と異なるのは、磁区
制御膜１５の上下あるいはどちらか一方に絶縁膜３３が
形成されていることである。従って、以下の説明では、
異なる諸点のみ説明し、他の部材の説明は省略する。そ
の他の構造、材料選択などは実施の形態１に述べたもの
と同様に構成して十分である。
２が図２の磁気抵抗効果センサ２０と異なるのは、磁区
制御膜１５の上下あるいはどちらか一方に絶縁膜３３が
形成されていることである。従って、以下の説明では、
異なる諸点のみ説明し、他の部材の説明は省略する。そ
の他の構造、材料選択などは実施の形態１に述べたもの
と同様に構成して十分である。
【００６２】このような構造では、磁区制御膜１５を通
して上部ギャップ膜１６から下部ギャップ膜１２への電
流のリークが防止することが出来る。この為、本例にお
いては、磁区制御膜１５は、必ずしも高抵抗の材料で形
成される必要はない。磁区制御膜１５の材料として、Mn
Ir、MnPt、FeMn、CrMn系合金、MnPtPd、NiMn系合金等の
反強磁性材料か、あるいはCoCrPt合金等の硬磁性材料な
どを用いることができる。この場合、これらの結合磁界
及び保持力を大きくするために磁区制御膜１５の下に下
地膜３４を形成してもよい。下地膜３４にはTa、Nb、R
u、Hf、NiFe、Crまたこれらの積層構造、例えばTa／NiF
eを用いる。絶縁膜３３の材料はAl2O3、SiO2、あるいは
Al2O3とSiO2の混合体などが好適な材料である。下地膜
３４の膜厚は２ｎｍ〜１０ｎｍ、絶縁膜３３の膜厚は耐
圧を考えて少なくとも１０ｎｍ以上必要である。
して上部ギャップ膜１６から下部ギャップ膜１２への電
流のリークが防止することが出来る。この為、本例にお
いては、磁区制御膜１５は、必ずしも高抵抗の材料で形
成される必要はない。磁区制御膜１５の材料として、Mn
Ir、MnPt、FeMn、CrMn系合金、MnPtPd、NiMn系合金等の
反強磁性材料か、あるいはCoCrPt合金等の硬磁性材料な
どを用いることができる。この場合、これらの結合磁界
及び保持力を大きくするために磁区制御膜１５の下に下
地膜３４を形成してもよい。下地膜３４にはTa、Nb、R
u、Hf、NiFe、Crまたこれらの積層構造、例えばTa／NiF
eを用いる。絶縁膜３３の材料はAl2O3、SiO2、あるいは
Al2O3とSiO2の混合体などが好適な材料である。下地膜
３４の膜厚は２ｎｍ〜１０ｎｍ、絶縁膜３３の膜厚は耐
圧を考えて少なくとも１０ｎｍ以上必要である。
【００６３】実施の形態４ 図５Ａ及び図５Ｂは、各々第４の実施例である磁気抵抗
効果センサ３５の断面図である。図５Ａは素子高さ方向
に平行な断面図を、図５Ｂはトラック幅方向に平行な断
面図を示す。これらの断面図は、図１に磁気抵抗効果セ
ンサの断面の切り方を示したものと同様である。図５Ａ
及び図５Ｂの構成において、図２Ａ及び図２Ｂと同じ層
及び膜については同じ記号を付している。
効果センサ３５の断面図である。図５Ａは素子高さ方向
に平行な断面図を、図５Ｂはトラック幅方向に平行な断
面図を示す。これらの断面図は、図１に磁気抵抗効果セ
ンサの断面の切り方を示したものと同様である。図５Ａ
及び図５Ｂの構成において、図２Ａ及び図２Ｂと同じ層
及び膜については同じ記号を付している。
【００６４】図５Ａ及び図５Ｂの磁気抵抗効果センサ３
５が図２の磁気抵抗効果センサ２０と異なるのは、磁束
ガイド１４がＴＭＲ膜１３の媒体面からその対向面に連
続して伸びており、ＴＭＲ膜１３の自由層２６と磁束ガ
イド１４との間に中間層３６が形成されていることであ
る。この場合、磁束ガイド１４と自由層２６は中間層３
６を介して強磁性的あるいは反磁性的に結合されてい
る。本例では、中間層３６には膜厚０．５ｎｍ〜１ｎｍ
のＲｕを用いた。
５が図２の磁気抵抗効果センサ２０と異なるのは、磁束
ガイド１４がＴＭＲ膜１３の媒体面からその対向面に連
続して伸びており、ＴＭＲ膜１３の自由層２６と磁束ガ
イド１４との間に中間層３６が形成されていることであ
る。この場合、磁束ガイド１４と自由層２６は中間層３
６を介して強磁性的あるいは反磁性的に結合されてい
る。本例では、中間層３６には膜厚０．５ｎｍ〜１ｎｍ
のＲｕを用いた。
【００６５】従って、以下の説明では、異なる諸点のみ
説明し、他の部材の説明は省略する。その他の構造、材
料選択などは実施の形態１に述べたものと同様に構成し
て十分である。
説明し、他の部材の説明は省略する。その他の構造、材
料選択などは実施の形態１に述べたものと同様に構成し
て十分である。
【００６６】実施の形態５ 図６Ａ及び図６Ｂは、各々第４の実施例である磁気抵抗
効果センサ３７の断面図である。図６Ａは素子高さ方向
に平行な断面図を、図６Ｂはトラック幅方向に平行な断
面図を示す。これらの断面図は、図１に磁気抵抗効果セ
ンサの断面の切り方を示したものと同様である。図６Ａ
及び図６Ｂの構成において、図２Ａ及び図２Ｂと同じ層
及び膜については同じ記号を付している。
効果センサ３７の断面図である。図６Ａは素子高さ方向
に平行な断面図を、図６Ｂはトラック幅方向に平行な断
面図を示す。これらの断面図は、図１に磁気抵抗効果セ
ンサの断面の切り方を示したものと同様である。図６Ａ
及び図６Ｂの構成において、図２Ａ及び図２Ｂと同じ層
及び膜については同じ記号を付している。
【００６７】図６Ａ及び図６Ｂに示した磁気抵抗効果セ
ンサ３７では、磁区制御膜１５の上部に磁束ガイド１４
が積層されている。又、ＴＭＲ膜１３の媒体面からその
対向面に連続して伸びて形成されている。ここで、磁束
ガイド１４は磁区制御膜１５上に直接形成されてもよい
し、結合を調整するための第１の中間層３８を介して形
成されてもよい。
ンサ３７では、磁区制御膜１５の上部に磁束ガイド１４
が積層されている。又、ＴＭＲ膜１３の媒体面からその
対向面に連続して伸びて形成されている。ここで、磁束
ガイド１４は磁区制御膜１５上に直接形成されてもよい
し、結合を調整するための第１の中間層３８を介して形
成されてもよい。
【００６８】また、ＴＭＲ膜１３の自由層２６と磁束ガ
イド１４との間に第２の中間層３６を形成することも可
能である。この場合、磁束ガイド１４と自由層２６は中
間層３６を介して磁気的に結合されている。この構成で
は、磁区制御膜１５が磁束ガイド１４の磁区を制御する
ことで、同時に自由層２６の磁区も制御出来る。
イド１４との間に第２の中間層３６を形成することも可
能である。この場合、磁束ガイド１４と自由層２６は中
間層３６を介して磁気的に結合されている。この構成で
は、磁区制御膜１５が磁束ガイド１４の磁区を制御する
ことで、同時に自由層２６の磁区も制御出来る。
【００６９】実施の形態６ 図８は実施の形態６の磁気抵抗効果センサの斜視図であ
る。
る。
【００７０】基板４０上に下地膜４１、保護膜４２、Ｔ
ＭＲ膜４３、第１の磁束ガイド４４、磁区制御膜４５、
絶縁ギャップ膜４８、第２の磁束ガイド４９が形成され
ている。下地膜４１と第２の磁束ガイド４９は、それぞ
れ引き出し電極端子部５０を有している。この引き出し
電極端子部５０はＴＭＲ膜４３の膜厚方向に電流を流す
ための電極を兼ねている。
ＭＲ膜４３、第１の磁束ガイド４４、磁区制御膜４５、
絶縁ギャップ膜４８、第２の磁束ガイド４９が形成され
ている。下地膜４１と第２の磁束ガイド４９は、それぞ
れ引き出し電極端子部５０を有している。この引き出し
電極端子部５０はＴＭＲ膜４３の膜厚方向に電流を流す
ための電極を兼ねている。
【００７１】磁気磁気抵抗効果センサの方位を、トラッ
ク幅方向１０１、素子高さ方向１０２、磁気ヘッド駆動
方向１０３と定義すると、図中のＡ及びＢはそれぞれ、
素子高さ方向１０２及びトラック幅方向１０１に平行な
断面を示している。
ク幅方向１０１、素子高さ方向１０２、磁気ヘッド駆動
方向１０３と定義すると、図中のＡ及びＢはそれぞれ、
素子高さ方向１０２及びトラック幅方向１０１に平行な
断面を示している。
【００７２】図９Ａは、上記磁気抵抗効果センサ３９の
素子高さ方向１０２に平行な断面図を、図９Ｂはトラッ
ク幅方向１０１に平行な断面図を示す。
素子高さ方向１０２に平行な断面図を、図９Ｂはトラッ
ク幅方向１０１に平行な断面図を示す。
【００７３】本例では、基板４０上に下地膜４１が所定
の形状に形成されている。下地膜４１上には、浮上面か
ら離れた位置にＴＭＲ膜４３が配置されている。この例
では、ＴＭＲ膜４３の端部に乗り上げないように保護膜
４２が形成されている。ＴＭＲ膜４３の構成は図２に示
すＴＭＲ膜１３と同じ構成である。
の形状に形成されている。下地膜４１上には、浮上面か
ら離れた位置にＴＭＲ膜４３が配置されている。この例
では、ＴＭＲ膜４３の端部に乗り上げないように保護膜
４２が形成されている。ＴＭＲ膜４３の構成は図２に示
すＴＭＲ膜１３と同じ構成である。
【００７４】更に、第１の中間層４６、第１の磁束ガイ
ド４４、第２の中間層４７及び磁区制御膜４５が下から
順に形成され、ＴＭＲ膜４３の上に浮上面側から素子高
さ方向１０２に連続して伸びて配置されている。 第１
の磁束ガイド４４は媒体からの磁束をＴＭＲ膜４３に誘
導する軟磁性膜であり、第１の中間層４６を介してＴＭ
Ｒ膜４３と磁気的に結合している。磁区制御膜４５は、
磁束ガイド１４及びＴＭＲ膜の自由層２５の磁区の発生
を抑制するために、バイアス磁界を加える強磁性膜であ
り、第２の中間層４７によってその大きさを変える。Ｔ
ＭＲ膜４３、磁束ガイド４４、磁区制御膜４５の上に
は、これらを囲むように絶縁ギャップ膜４８が配置され
ている。さらに絶縁ギャップ膜４８の上に、第２の磁束
ガイド４９が配置されてる。第１の磁束ガイド４４と第
２の磁束ガイド４９は、浮上面と反対側５１で接してい
る。また、第２の磁束ガイド４９と下地膜４１はそれぞ
れ引き出し電極端子部５０を有しており、電気端子の接
続により、電流の印加および再生出力の検出を行う。こ
れらの電極端子部５０に電流を流すと、第２の磁束ガイ
ド４９から接続部５１を通って第１の磁束ガイド４４、
ＴＭＲ膜４３の膜厚方向にへ流れる。
ド４４、第２の中間層４７及び磁区制御膜４５が下から
順に形成され、ＴＭＲ膜４３の上に浮上面側から素子高
さ方向１０２に連続して伸びて配置されている。 第１
の磁束ガイド４４は媒体からの磁束をＴＭＲ膜４３に誘
導する軟磁性膜であり、第１の中間層４６を介してＴＭ
Ｒ膜４３と磁気的に結合している。磁区制御膜４５は、
磁束ガイド１４及びＴＭＲ膜の自由層２５の磁区の発生
を抑制するために、バイアス磁界を加える強磁性膜であ
り、第２の中間層４７によってその大きさを変える。Ｔ
ＭＲ膜４３、磁束ガイド４４、磁区制御膜４５の上に
は、これらを囲むように絶縁ギャップ膜４８が配置され
ている。さらに絶縁ギャップ膜４８の上に、第２の磁束
ガイド４９が配置されてる。第１の磁束ガイド４４と第
２の磁束ガイド４９は、浮上面と反対側５１で接してい
る。また、第２の磁束ガイド４９と下地膜４１はそれぞ
れ引き出し電極端子部５０を有しており、電気端子の接
続により、電流の印加および再生出力の検出を行う。こ
れらの電極端子部５０に電流を流すと、第２の磁束ガイ
ド４９から接続部５１を通って第１の磁束ガイド４４、
ＴＭＲ膜４３の膜厚方向にへ流れる。
【００７５】次に各種の材料を説明する。
【００７６】下地膜４１は、ＴＭＲ膜４３の特性が安定
かつ高抵抗変化量となるよう、その表面は平滑かつ清浄
面であることが望ましく、実施例１（図２）の下部ギャ
ップ膜１２と同種の材料で形成される。この下地膜４１
の膜厚は３〜３０ｎｍである。
かつ高抵抗変化量となるよう、その表面は平滑かつ清浄
面であることが望ましく、実施例１（図２）の下部ギャ
ップ膜１２と同種の材料で形成される。この下地膜４１
の膜厚は３〜３０ｎｍである。
【００７７】第１及び第２の磁束ガイド４４、４９は電
極を兼ねているので、低抵抗な軟磁性膜、例えばNiFe合
金、CoNiFe合金、FeSiAl合金で形成される。膜厚は５〜
２０ｎｍである。保護膜４２および絶縁ギャップ膜４８
は、Al2O3、ＳｉO2、Al2O3・ＳｉO2で形成される。膜厚
は耐圧を考えて少なくとも２０ｎｍ以上必要である。そ
の他第１及び第２の中間層４６、４７、磁区制御膜４
５、ＴＭＲ膜４３は、実施例１〜５で説明したものと同
種の材料で形成される。
極を兼ねているので、低抵抗な軟磁性膜、例えばNiFe合
金、CoNiFe合金、FeSiAl合金で形成される。膜厚は５〜
２０ｎｍである。保護膜４２および絶縁ギャップ膜４８
は、Al2O3、ＳｉO2、Al2O3・ＳｉO2で形成される。膜厚
は耐圧を考えて少なくとも２０ｎｍ以上必要である。そ
の他第１及び第２の中間層４６、４７、磁区制御膜４
５、ＴＭＲ膜４３は、実施例１〜５で説明したものと同
種の材料で形成される。
【００７８】本実施例では、下側から順に下地膜４１、
ＴＭＲ膜４３、第１の磁束ガイド４４、絶縁ギャップ膜
４６、第２の磁束ガイドと積層されているが、逆に積層
することも可能である。また、本実施例では、第２の磁
束ガイド４９に電極端子部５０が配置されているが、第
１の磁束ガイド４４に設けてもよい。さらに、本実施例
のように第１及び第２の２つの磁束ガイドにより形成さ
れている磁気抵抗効果センサでは、第１及び第２の磁束
ガイドの両方を磁区制御してもよい。
ＴＭＲ膜４３、第１の磁束ガイド４４、絶縁ギャップ膜
４６、第２の磁束ガイドと積層されているが、逆に積層
することも可能である。また、本実施例では、第２の磁
束ガイド４９に電極端子部５０が配置されているが、第
１の磁束ガイド４４に設けてもよい。さらに、本実施例
のように第１及び第２の２つの磁束ガイドにより形成さ
れている磁気抵抗効果センサでは、第１及び第２の磁束
ガイドの両方を磁区制御してもよい。
【００７９】本実施例では、磁区制御膜４５と磁束ガイ
ド４４が積層された構造であるが、実施例１〜４で示さ
れた構造を実施例６に適用することもできる。
ド４４が積層された構造であるが、実施例１〜４で示さ
れた構造を実施例６に適用することもできる。
【００８０】上記磁気抵抗効果センサ３９を用いて再生
ヘッドを作製し、再生特性を測定した。その結果、良好
で安定な再生出力が得られ、バルクハウゼンノイズなど
のノイズや、ベースラインシフト等の波形歪みも見られ
なかった。なお再生信号の上下非対称性は５％程度であ
り，実用上問題にならないレベルであった。
ヘッドを作製し、再生特性を測定した。その結果、良好
で安定な再生出力が得られ、バルクハウゼンノイズなど
のノイズや、ベースラインシフト等の波形歪みも見られ
なかった。なお再生信号の上下非対称性は５％程度であ
り，実用上問題にならないレベルであった。
【００８１】実施の形態７ 図７は本発明を適用した磁気抵抗効果センサ２０を備え
た磁気ディスク装置の概略を表したものである。スピン
ドルモータ５４により高速回転する金属又はガラス円盤
等の磁気ディスク５３の表面にはCoCrPt系合金膜からな
る記録媒体が、例えばスパッタ法により堆積されてい
る。この装置では、ディスクの回転にともなう空気流を
受けて浮上するセラミックスのチップ（スライダ）５５
上に形成された薄膜磁気ヘッドを用いて記録媒体上にデ
ィジタル信号を記録・再生することが出来る。薄膜磁気
ヘッドの例はNiFe系合金の磁極とCuのコイルからなる誘
導型記録ヘッドと、実施例１記載のヨーク型磁気ヘッド
からなる。
た磁気ディスク装置の概略を表したものである。スピン
ドルモータ５４により高速回転する金属又はガラス円盤
等の磁気ディスク５３の表面にはCoCrPt系合金膜からな
る記録媒体が、例えばスパッタ法により堆積されてい
る。この装置では、ディスクの回転にともなう空気流を
受けて浮上するセラミックスのチップ（スライダ）５５
上に形成された薄膜磁気ヘッドを用いて記録媒体上にデ
ィジタル信号を記録・再生することが出来る。薄膜磁気
ヘッドの例はNiFe系合金の磁極とCuのコイルからなる誘
導型記録ヘッドと、実施例１記載のヨーク型磁気ヘッド
からなる。
【００８２】さらに上記セラミックスのチップは可動式
アームに取り付けられており、アームはボイス・コイル
・モータを備えたアクチュエータ５６によって実質的に
半径方向に移動できるようになっている。したがって薄
膜磁気ヘッドはほぼディスク全面にアクセスすることが
可能である。また，記録媒体上には記録信号の他にトラ
ック位置を指定するサーボ信号があり，再生ヘッドが再
生したサーボ信号をアクチュエータにフィードバックす
ることによってヘッドの位置決めを閉ループ制御で高精
度におこなうことができる。また、再生信号やサーボ信
号を処理したり機構系の制御をおこなうデータ信号記録
・再生系５７及び電気回路系５８も備えている。本装置
では、先に開示した薄膜磁気ヘッドを用いることによ
り、高い記録密度を達成することができた。その結果小
型かつ大容量の装置を実現することができた。
アームに取り付けられており、アームはボイス・コイル
・モータを備えたアクチュエータ５６によって実質的に
半径方向に移動できるようになっている。したがって薄
膜磁気ヘッドはほぼディスク全面にアクセスすることが
可能である。また，記録媒体上には記録信号の他にトラ
ック位置を指定するサーボ信号があり，再生ヘッドが再
生したサーボ信号をアクチュエータにフィードバックす
ることによってヘッドの位置決めを閉ループ制御で高精
度におこなうことができる。また、再生信号やサーボ信
号を処理したり機構系の制御をおこなうデータ信号記録
・再生系５７及び電気回路系５８も備えている。本装置
では、先に開示した薄膜磁気ヘッドを用いることによ
り、高い記録密度を達成することができた。その結果小
型かつ大容量の装置を実現することができた。
【００８３】また、ここではディスクを１枚持つ装置を
開示したが、複数枚のディスクを持つ装置でも同様の効
果が得られることは明らかである。
開示したが、複数枚のディスクを持つ装置でも同様の効
果が得られることは明らかである。
【００８４】
【発明の効果】本願発明により、トンネル磁気抵抗効果
膜を用いたヨーク型の磁気抵抗効果センサにおいて、バ
ルクハウゼンノイズを抑制し、安定性のある磁気抵抗効
果センサを提供することができる。
膜を用いたヨーク型の磁気抵抗効果センサにおいて、バ
ルクハウゼンノイズを抑制し、安定性のある磁気抵抗効
果センサを提供することができる。
【図１】図１は本発明の第１の例に係る磁気抵抗効果セ
ンサの斜視図である。
ンサの斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは本発明第１の例に係る磁気抵抗効果
センサの高さ方向の断面図である。
センサの高さ方向の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは本発明第１の例に係る磁気抵抗効果
センサのトラック幅方向の断面図である。
センサのトラック幅方向の断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは本発明第２の例に係る磁気抵抗効果
センサの高さ方向の断面図である。
センサの高さ方向の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは本発明第２の例に係る磁気抵抗効果
センサのトラック幅方向の断面図である。
センサのトラック幅方向の断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは本発明第３の例に係る磁気抵抗効果
センサの高さ方向の断面図である。
センサの高さ方向の断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは本発明第３の例に係る磁気抵抗効果
センサのトラック幅方向の断面図である。
センサのトラック幅方向の断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは本発明第４の例に係る磁気抵抗効果
センサの高さ方向の断面図である。
センサの高さ方向の断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは本発明第４の例に係る磁気抵抗効果
センサのトラック幅方向の断面図である。
センサのトラック幅方向の断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは本発明第４の例に係る磁気抵抗効果
センサの高さ方向の断面図である。
センサの高さ方向の断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは本発明第４の例に係る磁気抵抗効果
センサのトラック幅方向の断面図である。
センサのトラック幅方向の断面図である。
【図７】図７は本発明による磁気記録再生装置の構成を
例示する図である。
例示する図である。
【図８】図８は本発明による磁気抵抗効果センサの別な
例の斜視図である。
例の斜視図である。
【図９Ａ】図９Ａは本発明に係る別な例の磁気抵抗効果
センサの高さ方向の断面図である。
センサの高さ方向の断面図である。
【図９Ｂ】図６Ｂは本発明に係る別な例の磁気抵抗効果
センサのトラック幅方向の断面図である。
センサのトラック幅方向の断面図である。
【図１０】図１０は本発明による磁気記録再生装置の構
成を示す斜視図である。
成を示す斜視図である。
【図１１】図１１は本発明の第１の例に係る磁気抵抗効
果センサの平面図である。
果センサの平面図である。
【図１２】図１２は磁束ガイドと磁区制御層の配置の諸
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図１３】図１３はＴＭＲの磁区制御の骨子を説明する
断面図である。
断面図である。
１３、４３・・トンネル磁気抵抗効果膜、２５・・強磁
性膜（自由層）、２４・・トンネル障壁層、２３・・強
磁性膜（固定層）、２２・・反強磁性膜、２１、３４、
４２・・下地膜、１０、４０・・基板、１１・・下部磁
気シールド膜、１２・・下部ギャップ膜、１４、４４、
４９・・磁束ガイド、１５、４５・・磁区制御膜、１６
・・上部ギャップ膜、１７・・上部磁気シールド膜、１
８、５０・・電極端子部、１９・・貫通穴、３１、３３
・・絶縁膜、３６、３８、４６、４７・・中間層、４８
・・絶縁ギャップ膜、４２・・保護膜、２０、３０、３
２、３５、３７、３９・・磁気抵抗効果センサ、５２・
・磁気記録再生装置、５３・・磁気ディスク、５４・・
スピンドルモータ、５５・・スライダ、５６・・アクチ
ュエータ、５７・・信号処理回路
性膜（自由層）、２４・・トンネル障壁層、２３・・強
磁性膜（固定層）、２２・・反強磁性膜、２１、３４、
４２・・下地膜、１０、４０・・基板、１１・・下部磁
気シールド膜、１２・・下部ギャップ膜、１４、４４、
４９・・磁束ガイド、１５、４５・・磁区制御膜、１６
・・上部ギャップ膜、１７・・上部磁気シールド膜、１
８、５０・・電極端子部、１９・・貫通穴、３１、３３
・・絶縁膜、３６、３８、４６、４７・・中間層、４８
・・絶縁ギャップ膜、４２・・保護膜、２０、３０、３
２、３５、３７、３９・・磁気抵抗効果センサ、５２・
・磁気記録再生装置、５３・・磁気ディスク、５４・・
スピンドルモータ、５５・・スライダ、５６・・アクチ
ュエータ、５７・・信号処理回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年３月１３日（２００１．３．１
３）
３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 克朗 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5D034 BA05 BA15 BB12 CA04 CA08 5E049 AA01 AA04 AA07 AC05 BA12 BA16 CB02 DB12
Claims (10)
- 【請求項１】磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の
膜厚方向に電流を流すための一対の電極と、記録媒体面
からの磁束を前記磁気抵抗効果膜に導くための磁束ガイ
ドを有し、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層
と、トンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記
固定層の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル
型磁気抵抗効果膜であり、且つ前記トンネル型磁気抵抗
効果膜の自由層及び前記磁束ガイド双方の磁区を併せ制
御可能な磁気抵抗効果センサを有することを特徴とする
磁気ヘッド。 - 【請求項２】磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の
膜厚方向に電流を流すための一対の電極と、記録媒体面
からの磁束を前記磁気抵抗効果膜に導くための磁束ガイ
ドを有し、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層
と、トンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記
固定層の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル
型磁気抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜の自由
層にバイアス磁界を印加するための磁区制御層と、前記
磁束ガイドにバイアス磁界を印加するための磁区制御層
が同一平面内に形成されている磁気抵抗効果センサを有
することを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項３】請求項２に記載の磁気抵抗効果センサにお
いて、前記磁気抵抗効果膜が媒体面に露出しない位置に
形成され、媒体面からとその対向面に伸びている前記磁
束ガイドに接し、前記磁気抵抗効果膜と磁束ガイドのト
ラック幅方向の両端部に磁区制御層が形成されている磁
気抵抗効果センサを有することを特徴とする磁気ヘッ
ド。 - 【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の磁気抵
抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドと前期磁気抵抗
効果膜の自由層との間に中間層が配置されており、前記
磁束ガイドと前記自由層とが中間層を介して磁気的に結
合されている磁気抵抗効果センサを有することを特徴と
する磁気ヘッド。 - 【請求項５】磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の
膜厚方向に電流を流すための一対の電極と、記録媒体面
からの磁束を前記磁気抵抗効果膜に導くための磁束ガイ
ドを有し、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由層
と、トンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前記
固定層の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネル
型磁気抵抗効果膜であって、前記磁気抵抗効果膜が媒体
面に露出しない位置に形成され、媒体面からとその対向
面に伸びている前記磁束ガイドに接し、前記磁束ガイド
にバイアス磁界を印加するための磁区制御層が積層され
ており、前記磁束ガイドを磁区制御することによって前
記自由層も同時に磁区制御可能な磁気抵抗効果センサを
有することを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項６】請求項５に記載の磁気抵抗効果センサにお
いて、前記磁束ガイドと磁気抵抗効果膜とが中間層を介
して磁気的に結合している磁気抵抗効果センサを有する
ことを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項７】請求項５あるいは６のいずれかに記載の磁
気抵抗効果センサにおいて、前記磁束ガイドと磁区制御
層とが中間層を介して積層されている磁気抵抗効果セン
サを有することを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項８】請求項１より７のいずれかに記載の磁気ヘ
ッドにおいて、前記磁束ガイドが前記磁気抵抗効果膜の
媒体面側から対向面側とに分離されて配されたことを特
徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項９】請求項１より７のいずれかに記載の磁気ヘ
ッドにおいて、前記磁束ガイドが前記磁気抵抗効果膜の
媒体面側から対向面側とに連続してされて配されたこと
を特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項１０】磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜
の膜厚方向に電流を流すための一対の電極と、記録媒体
面からの磁束を前記磁気抵抗効果膜に導くための磁束ガ
イドを有し、前記磁気抵抗効果膜は強磁性層を含む自由
層と、トンネル障壁層と、強磁性層を含む固定層と、前
記固定層の磁化を固定する反強磁性層とを備えたトンネ
ル型磁気抵抗効果膜であり、且つ前記トンネル型磁気抵
抗効果膜の自由層及び前記磁束ガイド双方の磁区を併せ
制御が可能な磁気ヘッドを有することを特徴とする磁気
記録再生装置。
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